- термічний процес окускования дрібних матеріалів (руди, рудних концентратів, що містять метали відходів і ін.) - складових частин металургійної шихти шляхом їх спікання з метою надання форми і властивостей, необхідних для подальшої плавки.
Спікання - безпосередній злипання окремих нагрітих часток шихти при поверхневому їх розм'якшенні або в результаті освіти легкоплавких з'єднань, що зв'язують частки при охолодженні агломерату. Тепло для спікання виникає від горіння вуглецевого палива, який додається в кількості 6-7 мас. % До аглошихту, або від окислення сульфідів, якщо агломерації піддаються сірчисті рудні концентрати.
Основними вихідними матеріалами для агломерації є: дрібна сира руда (8-10 мм) і її концентрат, а також паливо (коксовий і антрацитна дрібниця до 3 мм), флюс (вапняк і доломіт до 3 мм), в отд. випадках - дрібні відходи (колошниковий пил, окалина та ін.). Агломерацію частіше ведуть на колосникових решітках з просмоктуванням повітря зверху вниз крізь шихту на решітці при послідовному горінні палива в її шарах. Для сталого процесу горіння і отримання якісного агломерату шихта повинна бути максимально однорідною і газопроницаемой. Понад 95% агломерату використовується в чорній металургії для плавки в феросплавних і доменних печах. У кольоровій металургії агломерат застосовується в А1, Ni-, Pb-виробництвах. Вперше промислове виробництво залізорудного агломерату було освоєно на початку XX ст. (США).
Існують різні варіанти реалізації процесу агломерації:
агломерація на комбінованому паливі [sintering with combined fuel] - з додатковим обігрівом спікається шару нагрітим повітрям або полум'ям газових пальників, встановлених на першій третині довжини аглоленти безпосередньо за запальним гірському (розроблена В. Шумахером в 1916 р Німеччина). Поліпшується якість верхній частині пирога агломерату. Можлива заміна частини дефіцитної коксового дріб'язку дешевим газовим паливом;
агломерація під тиском [pressure sintering] - агломерація з подачею стисненого повітря зверху до спікається шару (запропонована В. В. Лізуновим в 1929 р). Різке збільшення швидкості фільтрації повітря дозволяє інтенсифікувати горіння твердого палива і теплопередачу, підвищуючи продуктивність аглоустановкі в 8-10 разів. Забезпечується можливість спікання шарів шихти заввишки до 1,5 м. Процес відпрацьований в лабораторних умовах: існує кілька проектів конвеєрних і карусельних машин для спікання під тиском. Недоліком методу є високі енергетичні витрати на стиск подається до аглоустановке дуття;
агломерація з пульсуючим вакуумом [pulsatile vacuum sintering] - агломерація з ритмічним зміною вакууму для турбулізації руху газового потоку в спекаемом шарі (запропонована А. Харитоновим в 1967 р). У горловині вакуумкамерах встановлюють рухомі «метелики», які змінюють перетину проходу газів з частотою 1,5-4 Гц. Продуктивність установки збільшується на 8-10%, обсяг шкідливих викидів знижується на 30%;
двохзонна агломерація [two-zone sintering] - технологія агломерації руд, запропонована А. П. Ніколаєвим (1929 г.), яка полягає в укладанні на колосникові грати шару шихти і його запалюванні газовим пальником, потім в укладанні верхнього шару шихти і його запалюванні, що дозволяє здійснити одночасний рух двох зон горіння твердого палива і збільшити продуктивність установки. Насправді, ніжяя зона горіння, отримуючи зверху гази, що містять лише 3 4% О2. гасне через брак кисню. Додаткове збагачення повітря киснем до> 40% О2. запропоноване Е. Ф. Вегманн (1968 г.), збільшує продуктивність установки в 3-3,5 рази;
киснева агломерація [oxygen sintering] - агломерація з подачею до спікається шару збагаченого киснем повітря. Перші досліди проведені Е. Войс та Р. Уайддом в 1952 р (Англія). Застосування кисню замість повітря при Однозонна спекании збільшує продуктивність аглоустановкі в два рази, а за двозонного - в 3-3,5 рази.
Агломерацією називається процес окускования матеріалів спіканням їх за рахунок спалювання палива в самому матеріалі або підведення теплоти з боку. Найбільшого поширення агломерація отримала для спікання руд чорних і кольорових металів, хоча принципово вона застосовна і для теплової обробки багатьох інших матеріалів. Головну роль грає метод агломерації просмоктуванням, при якому горіння палива в шарі спікається матеріалу здійснюється за рахунок безперервно просасивается повітря. Процес агломерації, винайдений в 1887 р англійцями Ф. Геберлейном і Т. Хантінгтоном, спочатку використовувався в кольоровій металургії для випалу і окускования сульфідних руд, сірка яких служила паливом для процесу спікання. Агломерація методом просасиванія в даний час є основним методом окускования металургійної сировини. Широке промислове застосування агломерація отримала після появи стрічкових, або конвеєрних, агломераційних машин в 1911 р Тільки такий агрегат безперервної дії міг забезпечити продуктивність, необхідну для доменного виробництва. В даний час агломерація на стрічкових машинах досягла дуже високого рівня і стала обов'язковою операцією підготовки рудних матеріалів до доменної плавки. Багато років агломерація була практично єдиною технологією окускования, але після появи і розвитку виробництва окатишів частка агломерату серед продуктів окускования знизилася і зараз становить 60-70%. 2.Подготовка агломераційної шихти до спікання Технологічний процес отримання агломерату починається з підготовки агломераційної шихти до спікання. Підготовку шихти можна розділити на наступні операції: усереднення шихтових матеріалів, дозування окремих компонентів в заданому співвідношенні, змішування і огрудкування шихти. Усереднення шихтових матеріалів здійснюється звичайними методами на рудному дворі доменного цеху, складах концентрату збагачувальних фабрик, в бункерах аглофабрик і т.д. Прагнення зменшити кількість компонентів агломераційної шихти і обмежена площа рудного двору змушують складувати не окремо руду, концентрат і т.д. а закладати в один штабель руду разом з концентратом і в шихтові бункера агломераційної фабрики направляти вже готову усереднену рудоконцентратную суміш. Часто концентрат і рудоконцентратную суміш змішують з вапном на рудному дворі, що інтенсифікує процес спікання і, крім того, надає вологому концентрату сипкість, полегшує його транспортування. Однак це не завжди дає можливість отримати агломерат стабільної якості, тому ставиться питання про необхідність усереднювати дозовану агломерационную шихту перед спіканням на спеціальних складах. Підготовка матеріалів по крупності. Компоненти агломераційної шихти надходять на агломерационную фабрику в шматках різної крупності. Підготовка матеріалів по крупності зводиться, перш за все, до зменшення розмірів шматків. Для таких матеріалів, як залізорудний концентрат, колошниковий пил, марганцева руда, окалина та інших, не потрібні дроблення і подрібнення, тому що розмір їх часток не перевищує 2 мм. У той же час руди з частинками крупніше 10 мм спікається погано і утворюють легко руйнується агломерат. На сучасних агломераційних фабриках руду зазвичай не сортують, так як дробильно-сортувальні фабрики гірничодобувних підприємств постачають відсортовану агломерационную руду з верхньою межею крупності 8-12 мм. В якості палива в агломераційному процесі використовуються кокс, відокремлюваний від металургійного крупнокускового коксу безпосередньо на коксохімічному заводі або в доменному цеху металургійного заводу. На агломераційні фабрики надходить кокс крупністю 0- 20 або 0-40 мм, його подрібнюють на четирехвалкових дробарках до крупності 0-3 мм. Вапняк повинен реагувати з рудними матеріалами, тому, чим він дрібніше, тим більш однорідним виходить агломерат. За технічними умовами дроблення верхня межа крупності частинок вапняку становить всього 2-3 мм. Вапняк на аглофабриках в більшості випадків дроблять в молоткових дробарках, що мають порівняно високу продуктивність і видають матеріал з розміром часток 0-3 мм. Рідше застосовуються стрижневі млини, які дроблять матеріал до фракції розміром 0,5-0 мм; продуктивність їх невисока. У деяких випадках вапняк-черепашник дроблять на місці видобутку і поставляють на аглорабрікі подрібненим. Повернення також піддається підготовці. У практиці агломераційного виробництва в нашій країні поверненням вважається суміш дрібного агломерату і частково неспекшейся шихти з розміром частинок 0-15 мм, з якої фракції 10-15 мм використовують як ліжко, а фракцію 0-10 мм повертають в шихту. Роль повернення полягає в тому, що він розпушує шихту, підвищує її газопроникність і покращує умови спікання. Дозування компонентів шихти визначає склад агломерату і його стабільність. Найбільш висока точність необхідна при дозуванні палива і вапняку, так як від змісту цих компонентів залежать теплової рівень процесу і основність агломерату. Для дозованої видачі матеріалу з бункера застосовують спеціальні пристрої - дозатори, з яких найбільш поширені тарілчасті і стрічкові. Перші видають матеріал за обсягом, а другі - по масі. Використання електровібраціонного живильника дозволяє регулювати видачу матеріалу. На цій основі створюються системи автоматичного дозування, що забезпечують підвищення точності і стабільності складу агломерату. Змішування шихти є важливою операцією, що забезпечує однорідність складу агломерату. Видані з шихтових бункерів матеріали потрапляють на рухому стрічку конвеєра і розташовуються на ній окремими шарами. Їх необхідно перемішати до максимальному ступені «рівномірності, інакше спікання буде неможливим. Це відбувається при перевантаженнях і пересипанні шихти в тічки і при змішуванні в спеціальних барабанах. Найбільш доцільним є двухстадийное змішування. Власне змішування здійснюється, головним чином, на першій стадії, тут же проводиться часткове зволоження шихти. На другій стадії відбувається окомкование шихти і доведення її вологості до оптимальної. Цей підрозділ є умовним, так як повністю розділити операції змішування, зволоження і огрудкування неможливо. Ефективність змішування залежить від вологості та крупності частинок компонентів, діаметра і швидкості обертання барабана, ступеня заповнення його матеріалами, від тривалості перебування матеріалу в барабані. Найбільш ефективно змішуються дрібні і сухі матеріали, однак через виділення пилу на аглофабриках всі матеріали зазвичай зволожуються. Гарне змішування забезпечується при такому числі оборотів барабана, при якому створюється так званий водоспадний режим. Він утворюється при окружної швидкості близько 2 м / с або за рахунок установки полиць по котра утворює барабана. Для ефективного змішування необхідно, щоб матеріал заповнював 20-30% обсягу барабана. Збільшення тривалості перебування шихти в барабані підвищує показник однорідності, але знижує його продуктивність. Цей час залежить від кута нахилу барабана до горизонталі і інших параметрів і звичайно дорівнює 3-5 хв.